《有限元基础教程》_【ANSYS算例】4.7.2基于4节点四边形单元的矩形薄板分析(GUI)及命令流

【ANSYS算例】4.7.2(2) 基于4节点四边形单元的矩形薄板分析

针对【MATLAB算例】4.7.2(1)的模型，即如图4-21所示的一个薄平板，在右端部受集中力F 作用，其中的参数为：。在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。

(a) 问题描述(b) 有限元分析模型

图4-21 右端部受集中力作用的薄平板

解答下面对该平面结构进行整体建模和分析，按照图4-21(b)的模型，该结构被划分为左右两个4节点单元。

1 基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step)

(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)

程序→ANSYS →ANSYS product launcher→Filemanagement→Working directory (设置工作目录) →Jobname(设置工作文件名): rectangular→Run →OK

(2) 设置计算类型

ANSYS Main Menu: Preferences…→Structural →OK

(3) 选择单元类型

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete…→Add…→Solid：Quad 4node 42 →OK (返回到Element Types窗口) →Options…→K3: Plane Strs w/thk(带厚度的平面应力问题) →OK→Close

(4) 定义材料参数

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→Isotropic: EX:1e7 (弹性模量)，PRXY: 0.3 (泊松比) →OK →鼠标点击该窗口右上角的“(”来关闭该窗口

(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add →Type 1→OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), THK: 0.1 (平面问题的厚度) →OK →Close (6) 建立节点

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Nodes →In Active CS →NODE:(节点编号) →X,Y, Z:(节点坐标) →THXY，THYZ，THZX：（旋转角度，不填，默认为零）→Apply →最后一个节点坐标输入→OK

(7) 建立单元

ANSYS Main Menu: Preprocessor→Modeling →Create →Elements →User Numbered →Thru Nodes →Number to assign to element: 1 →Apply →用鼠标依次选取点3，5，6，4 →Apply →Number to assign to element: 2 →Apply →用鼠标依次选取点1，3，4，2 →OK

(8) 模型施加约束和外载

左边两节点加X和Y两方向的约束

ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Nodes →用鼠标选择左侧边上两个节点(节点5，6) →OK →Lab2 DOFs to be constrained : All DOF →VALUE →0(默认值为零) →OK

右边加Y方向的外载

ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →用鼠标选择右侧边上的两个节点(节点1，2)→OK →Lab Direction of force/mom: FY ，VALUE：-5.0e4 →OK

(9) 分析计算

ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK→Close (Solution is done! ) →关闭文字窗口

(10) 结果显示

ANSYS Main Menu: General Postproc →List Results →Nodel Solution →DOF Solution →Displacement vector sum →OK(可得到节点位移结果如下)

ANSYS Main Menu: General Postproc →List Results →Reaction Solu →All items →OK , (可得到5，6节点支反力)

ANSYS Main Menu: General Postproc →List Results →Element Solution →Stress →X-component of stress→OK(得到单元X方向应力结果如下，依照相同方法可以得到其它方向结果)

(11) 退出系统

ANSYS Utility Menu: File→Exit …→Save Everything→OK

2 完整的命令流

!%%%%%%%%% [ANSYS算例] 4.7.2(2) %%%%% begin %%%%

/prep7 !进入前处理

et,1,plane42 !定义单元类型(no.1 plane42 )

KEYOPT,1,3,3 !设置带厚度的平面应力

mp,ex,1,1e7 !设置弹性模量

mp,prxy,1,0.33333 !设置泊松比

R,1,0.1, ! 定义厚度(0.1)

!------定义6个节点

N,1,2,1,,,,, ! 节点1,坐标(2,1,0)

N,2,2,,,,,, ! 节点2,坐标(2,0,0)

N,3,1,1,,,,, ! 节点3,坐标(1,1,0)

N,4,1,0,,,,, ! 节点4,坐标(1,0,0)

N,5,0,1,,,,, ! 节点5,坐标(0,1,0)

N,6,0,0,,,,, ! 节点6,坐标(0,0,0)

E,5,6,4,3 ! 由4个节点生成一个单元

E,3,4,2,1 ! 由4个节点生成另一个单元

d,5,all ! 对5号节点, 完全位移约束

d,6,all ! 对6号节点, 完全位移约束

F,1,FY,-50000 ! 对1号节点, 施加FY=-50000

F,2,FY,-50000 ! 对2号节点, 施加FY=-50000

!=====进入求解模块

/solu !求解模块

solve !求解

finish !退出所在模块

!=====进入一般的后处理模块

/POST1 !进入后处理

PLDISP,1 !计算的变形位移显示(变形前与后的对照)

finish !退出